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BIOLOGÍA MEMBRANAS BIOLÓGICAS Dra Shirley Rojas La célula tiene una composición diferente de la del medio que la rodea Esta diferencia es mantenida por una delgada membrana superficial: la membrana plasmática o celular La MP tiene un espesor de 6 a 10nm Esta membrana es tan delgada que no puede ser observada con el microscopio óptico Aunque en algunas células se encuentra cubierta por capas externas más gruesas que entran en el límite de resolución del microscopio de luz Por ej. las células vegetales tienen una gruesa pared de celulosa que cubre y protege a la verdadera membrana plasmática. MEMBRANA CELULAR Funciones de la MP Regula el intercambio de iones y moléculas entre la célula y el medio extracelular. Participa en la comunicación, el reconocimiento y las interacciones entre células Participa en la recepción de señales químicas (hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento, etc) por medio de proteínas receptoras. También en los mecanismos para la amplificación y transformación se señales. Composición molecular de las membranas Lípidos Proteínas Glúcidos unidos a las proteínas y a los lípidos Las proporciones en que están presentes estos componentes en los diversos tipos de membranas varían enormemente La membrana de un eritrocito humano esta compuesto por Proteínas en un 52% Lípidos 40% Hidratos de carbono 8% Composición molecular de las membranas Organización molecular de la membrana celular En este modelo los lípidos se disponen en una delgada lámina bimolecular Las proteínas integrales están insertadas en la capa fluida, de la que emergen hacia ambas superficies Una propiedad clave de la bicapa es que, aunque constituye una estructura aplanada estable, su fluidez les permite, tanto a los lípidos como a las proteínas, considerables desplazamientos en dicho plano estructural MODELO DEL MOSAICO FLUIDO Las proteínas especializadas cumplen con la mayor parte de las funciones específicas de las membranas La unidad estructural fundamental de la membrana es la bicapa lipídica, a la que debe su integridad Una de las características importantes de la organización molecular de las membranas es la asimetría de todos sus componentes químicos Organización molecular de la membrana celular Lípidos de la membrana La composición lipídica varía ampliamente entre las diversas clases de membranas Los principales son los fosfolípidos Poseen también colesterol, pueden representar una cuarta parte o más del total lipídico FOSFOLÍPIDOS Son moléculas anfipáticas (doble sensibilidad) Poseen una cabeza polar hidrofílica Y dos cadenas hidrofóbicas hidrocarbonadas Están compuestos por una molécula de glicerol, a la que se unen dos ácidos grasos (1,2-diacilglicerol), un grupo fosfato y una base nitrogenada, tal como la colina, serina o etanolamina. FOSFOLÍPIDOS La viscosidad de la bicapa depende de las cadenas hidrocarbonadas, cuanto más largas sean las cadenas mayor será la viscosidad A pH neutro los grupos polares de los fosfolípidos no poseen carga eléctrica Otros fosfolípidos menos abundantes Fosfoinosítidos, cardiolipina, fosfatidilglicerol y sulfolípidos FOSFOLÍPIDOS Funciones de los fosfolípidos Componente estructural de la membrana celular: El carácter anfipático de los fosfolípidos les permite su autoasociación a través de interacciones hidrofóbicas entre las porciones de ácido graso adyacentes de tal forma que las cabezas polares se proyectan fuera, hacia el agua donde pueden interaccionar con las moléculas proteicas y la cola apolar se proyecta hacia el interior de la bicapa lipídica Activación de enzimas: Los fosfolípidos participan como segundos mensajeros en la transmisión de señales al interior de la célula como el diacilglicerol o la fosfatidilcolina que activa a la betahidroxibutirato deshidrogenasa que es una enzima mitocondrial. Síntesis de sustancias de señalización celular: El fosfatidinol y la fosfatidilcolina actúan como donadores de ácido araquidónico para la síntesis de prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y compuestos relacionados. Funciones de los fosfolípidos COLESTEROL La membrana plasmática tiene tantas moléculas de colesterol como de fosfolípidos, entre las cuales se intercalan Posee una pequeña cabeza polar dirigida hacia la superficie acuosa, mientras que el resto de la molécula es hidrofóbico y permanece confinado en el interior de la bicapa Funciones del colesterol Aumenta la impermeabilidad de la capa bilipídica Aumenta su viscosidad a 37°C Mantiene la fluidez ante una disminución de la temperatura Proteínas de la membrana Las proteínas representan el componente funcional fundamental de las membranas biológicas Desempeñan un importante papel en la estructura de la membrana así como en su permeabilidad, ya sea como canales o como transportadores Las proteínas de la membrana se han clasificado en proteínas integrales (intrínsecas) y periféricas (extrínsecas) Proteínas integrales Son en su mayoría transmembranosas, con dos dominios que se proyectan hacia ambas superficies Las proteínas transmembranosas son glucoproteínas Representan más del 70% del total Existen proteínas transmembranosas de paso único y de paso múltiple (la cadena polipeptídica cruza la bicapa varias veces Proteínas extrínsecas o periféricas No penetran en el interior hidrofóbico de la bicapa lipídica Se asocian con la membrana mediante interacciones débiles Funciones de proteínas de membrana Glúcidos de la membrana Otros componentes glucídicos de las membranas son los glucosaminoglucanos (GAGs) unidos a proteínas (proteoglucanos) Glúcidos de la membrana Cubierta celular o glucocáliz Las células proyectan hacia su superficie externa el componente oligosacárido de sus glucolípidos y glucoproteínas intrínsecos, junto con las de GAGs de los proteoglucanos integrales El conjunto de todas estas moléculas forma una cubierta celular denominada glucocáliz Es de espesor variable y está presente en todas las células Su grosor varía de 10 a 20nm (por debajo del límite resolutivo del MO) En unos pocos tipos celulares, como los enterocitos, el glucocáliz posee un espesor excepcionalmente grande Éste puede identificarse con el MO por su tinción con la reacción de PAS Cubierta celular o glucocáliz Funciones del glucocáliz Microambiente: Puede modificar la concentración de diferentes sustancias a nivel de la superficie celular Actúa como una posible barrera para la difusión Su naturaleza polianiónica es susceptible de afectar el ambiente catiónico extracelular en la vecindad de la célula Enzimas: La fosfatasa alcalina esta presente en la cubierta celular Relacionada con fenómenos de permeabilidad Ej: en el grueso glucocáliz de las microvellosidades de los enterocitos reside la actividad enzimática digestiva terminal de HC y de proteínas (disacaridasas y oligopeptidasas) Funciones del glucocáliz Protección celular: Podría proteger a la membrana contra el daño químico o mecánico Contribuir a mantener a distancia a ciertas moléculas o células Funciones del glucocáliz Reconocimiento celular: Es la propiedad más importante que le confiere el glucocáliz a la superficie celular Funciones del glucocáliz GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!
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